電路分享-典型窗口比較器電路圖-KIA MOS管

窗口比較器，又稱為雙限比較器，具有兩個(gè)門限電平，可以檢測輸入模擬信號的電平是否處在給定的兩個(gè)門限電平之間。在元件選擇與分類，或?qū)ιa(chǎn)現(xiàn)場進(jìn)行監(jiān)視與控制時(shí)，窗口比較器是很有用的。

圖為一典型的窗口比較器電路，電路由兩個(gè)集成運(yùn)放組成，輸入電壓ui分別接到運(yùn)放Al的同相輸入端和A2的反相輸入端，參考電壓UH和UL分別加在Al的反相輸入端和A2的同相輸入端。兩個(gè)集成運(yùn)放的輸出端各通過一個(gè)二極管后并聯(lián)在一起，成為窗口比較器的輸出端。

典型窗口比較器電路圖設(shè)計(jì)（一）

單限電壓比較器和滯回電壓比較器在輸入電壓ui單一方向變化時(shí)，輸出電壓uo只躍變一次。因此只能檢測出ui與一個(gè)參考電壓值的大小關(guān)系。如果要判斷ui是否在兩個(gè)給定的電壓之間，就要采用窗口比較器。

圖1（a）是一種窗口比較器，外加參考電壓URH》URL，R1、R2和穩(wěn)壓管DZ構(gòu)成限幅電路。

圖1  窗口比較器及其電壓傳輸特性

當(dāng)輸入電壓ui》URH時(shí)，uo1=+UOM，uo2=﹣UOM，因而二級管D1導(dǎo)通、D2截止，所以電路的輸出電壓uo=UZ。

當(dāng)輸入電壓ui《URL時(shí)uo1=﹣UOM，uo2=+UOM，因而二級管D1截止、D2導(dǎo)通，所以電路的輸出電壓uo=UZ。

當(dāng)輸入電壓URL《ui《URH時(shí)，uo1=﹣UOM，uo2=﹣UOM，因而二級管D1和D2都截止，所以電路的輸出電壓uo=0。

窗口比較器的電壓傳輸特性如圖1（b）所示。

通過以上3種電壓比較器的分析，可得出以下結(jié)論。

①在電壓比較器中，集成運(yùn)放多工作在非線性區(qū)，輸出電壓只有高電平和低電平兩種可能的情況。

②一般用電壓傳輸特性來描述輸出電壓與輸入電壓的函數(shù)關(guān)系。

③電壓傳輸特性的3個(gè)要素是輸出電壓的高電平、低電平，閥值電壓和輸出電壓的躍變方向。輸出電壓的高電平、低電平?jīng)Q定于限幅電路；閥值電壓是使輸出電壓uo從高電平躍變?yōu)榈碗娖交蛘邚牡碗娖杰S變?yōu)楦唠娖降哪骋惠斎腚妷?；ui等于閥值電壓時(shí)輸出電壓的躍變方向決定于同相輸入端和反相輸入端的相對大小關(guān)系。

典型窗口比較器電路圖設(shè)計(jì)（二）

圖   “片”（窗口）比較器

本電路有兩個(gè)基準(zhǔn)比較端，整定值分別為+5V和-5V。由電路結(jié)構(gòu)可知，只要+5V》IN》-5V，換言之，只在輸入信號在+5V～-5C“該片范圍”之內(nèi)，電路就會維持原態(tài)（或稱靜態(tài)）的高電平輸出狀態(tài)。反之，IN信號要么高于+5V，要么低于－5V，只要出離了“該片范圍”，N1（或N2）的輸出端即會翻轉(zhuǎn)，變成低電平狀態(tài)。

該電路功能具有其實(shí)用意義，如對電機(jī)接地故障的檢測，不必要區(qū)分是正半波或負(fù)半波接地，只要有接地故障產(chǎn)生，即產(chǎn)生報(bào)警動作；如用于工作電壓監(jiān)測，則可方便地限定一個(gè)“安全范圍”，在此范圍內(nèi)設(shè)備可正常工作，顯然在此處比較“一片范圍”同相比一個(gè)點(diǎn)或段，更具合理性。

由此電路，更可看出專用（開路集電極輸出）比較器的優(yōu)點(diǎn)：

輸入端（高阻輸入）可以并聯(lián)，即多組比較器可以共用一路信號；

輸出端可以并聯(lián)。因輸出級獨(dú)特的電路結(jié)構(gòu)，可以直接并聯(lián)輸出（由R5限流作用不會導(dǎo)致N1、N2內(nèi)部輸出級電路的損壞）。這在需多路相關(guān)信號“集約化處理”和節(jié)省后級電路的I/O口上，有重要意義。

典型窗口比較器電路圖設(shè)計(jì)（三）

此窗口電壓比較器電路圖被用于一個(gè)報(bào)警設(shè)備中的端口電壓值監(jiān)控。當(dāng)端口電壓值超過一定范圍時(shí)，電路輸出高電平，圖中電壓閥值為1.5V和3V。可以通過改變電阻R152，R146，R174和R170進(jìn)行設(shè)置。

本圖中LM339采用5V供電，而單片機(jī)雖說能夠容忍5V電平但穩(wěn)定和規(guī)范設(shè)計(jì)起見，圖中加了一個(gè)電平轉(zhuǎn)換的三極管Q28。LED燈用于狀態(tài)指示。

當(dāng)端口電壓在1.5V到3V的范圍內(nèi)時(shí)為正常狀態(tài)，LED燈不亮，當(dāng)端口電壓超過1.5V到3V的范圍時(shí)LED燈亮起。后期應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，D38的TVS管保護(hù)電壓偏低，更換為SMBJ6.5CA，問題解決。

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